新課程改革背景下高一物理《勻變速直線運動》模塊教學設計研究

張廷志　李銘

【摘 要】 本論文首先分析了“加速度”這一概念在高一物理教學中的重要地位，總結了以往傳統(tǒng)的教學經驗和教學模式。在此基礎之上，結合自己在實際教學工作中的教學實踐，從問題緣起，新的嘗試，新課教學和教學反思四個方面討論了自己在“加速度”這塊內容的嘗試，并分享了自己的心得與收獲。以期能和高中物理教育工作者互相交流和學習。

【關鍵詞】 加速度；教學研究；物理

對于剛從初中畢業(yè)，進入高中階段學習的學生而言，“加速度”這個概念可以說是他們在物理學科學習中必須要跨越的第一個門檻。而在高中物理力學教學中，“加速度”是能聯(lián)系諸多力學知識點的一個重要物理量。而關于勻變速直線運動的研究，幾乎貫穿整個高中力學。分析勻變速直線運動與其它相關的物理過程之間的關系，有助于教師在這部分知識的教學中理清施教思路，明晰上課流程，同時也能為學生以此為重要的基礎節(jié)點，建立一個良好的知識結構，從而讓學生更為順利地學好本部分的知識。

根據(jù)以往的教學經驗和教材編寫者的意圖總結來看，關于直線運動的教學思路大致如下：勻速直線運動——實驗探究直線運動的具體情況——加速度——勻變速直線運動的具體研究——平拋以及類平拋運動——圓周運動（向心加速度）——變加速運動（只做了解），這樣一個線性的思路引領下的教學，教師們往往會認為學生對知識的學習是線性的、累積性的，類似于蓋房子要一層一層地蓋，上面的磚頭必須放在下面的磚頭上，由于這一隱喻的影響，教師總認為后面的知識總是緊緊地建立在前面知識的基礎之上，而且次序一般不可顛倒。而在實際的教學過程中，由于教學條件有限以及對實驗教學的輕視，往往還會放棄勻速直線運動和加速度兩個重要概念之間的橋梁——實驗探究直線運動的具體情況的教學內容。通過“速度”這一概念的比值定義法過渡到“加速度”的比值定義，從而試圖由此建立一個關于“加速度”的明確的概念。筆者在實際教學中，感到了此種教學方法的部分缺失：即忽略了學生對變速運動的實際情境的建立，無法通過學得的概念分析和解決生活中的實際運動問題。本文將從原有教學思路的缺失和學生的教學反饋入手，談談自己在《勻變速直線運動》模塊的內容安排和教學設計結構，以及運用在實際教學中的實踐和思考，并附實際教學設計一份。

一、問題緣起

在進行“物體運動速度變化快慢的描述——加速度”一節(jié)的教學時，在新課引入部分，為了激發(fā)同學們的學習興趣，播放了一個關于汽車、摩托車、飛機從靜止開始競速的視頻（關于此視頻，網上有很多資源，不再贅述）。在“加速度”的概念教學結束時，我設置了兩個關于視頻的開放性問題：一，仔細觀察運動的全過程，為什么剛開始的時候摩托車跑到最前邊；二，為什么在隨后持續(xù)的競速過程中，摩托車依次被飛機和汽車超過？出乎意料的是，竟然沒有同學能夠通過“加速度”的概念來進行解釋。我突然感覺到，整個概念教學中同學們在關于概念聯(lián)系實際過程中出現(xiàn)了缺失。經過課后的分析和總結，筆者得到以下一些收獲：

1. 學生對“變速”運動的具體情境零基礎。

2. 教學過程中只注重了強調“速度變化的快慢”，忽略了與實際生活現(xiàn)象的結合。

3. “加速運動加速度大”——“相同時間內速度增加更多”——“相同時間位移累積量更大”這樣一個關系并沒有在教學過程中形成，導致關于“積累”的認識不足。

在講解“加速度”概念時，由于條件和時間有限，并沒有帶領學生一起來進行使用打點計時器研究物體的直線運動的實驗探究。所以沒能讓學生們體會到直線運動并不是在初中研究和學習的那樣，用一個速度來描述整個運動過程。在實際物體在做直線運動的過程中，由于受到各種因素的影響，往往會呈現(xiàn)出時快時慢的現(xiàn)象。而且快慢的變化過程并不是一個速度值突變的過程，而是一個速度值連續(xù)變化的過程。在描述物體實際運動的過程中，我們需要引入一個新的物理量來描述其速度值的變化快慢程度，即“加速度”。

二、新的嘗試

在總結了以上的經驗之后，我改換了教學思路，在進入第二章《勻變速直線運動的規(guī)律》教學之前，我先引入了實驗：打點計時器研究物體的勻加速直線運動。在打點計時器實驗的處理過程中，重點強調了學生對實驗的理解和認識。同時強調紙帶呈現(xiàn)出來的現(xiàn)象的理解：相同時間間隔打下的點相距越來越遠——并進一步強調由此可以清晰說明此過程中小車在做加速運動。實驗結束后，選取清晰的紙帶，讓學生按照實驗要求選取6個計數(shù)點，測量出相對應的位移，和學生一起通過Excel處理實驗數(shù)據(jù)。處理的實驗數(shù)據(jù)見圖1，圖2。從圖1、圖2可以清晰地讓學生們感受到勻變速直線運動的v-t關系和x-t關系的實際對應情況，從而對勻變速直線運動有更加直觀和深刻的理解和記識。

三、新課教學

在做好以上實驗的準備和實際運動情景的建立之后，我開始重新審視教材中“勻變速直線運動位移與時間之間的關系”一節(jié)內容的實際教學。為了讓學生能夠初步地對物理學中“微元法”和“累積疊加”的思維方式有更具體和深刻的認識，我結合二中“四自一體”的課堂教學理念，從實驗引入，帶領同學們一起用“微元法”無限分割，再進行“累積疊加”的思想，探究勻變速直線運動v-t圖像中圖線和t軸圍成圖形的面積的物理意義，從而得到勻變速直線運動中位移與時間之間的具體關系式。并在此基礎之上，結合課標要求和高考考試大綱做適當拓展，讓同學們能夠聯(lián)系實際生活情境，進一步理解和認識勻變速直線運動。

四、教學反思

在實際教學過程中，注重實驗的引入，但是又限制于課時的安排，也遇到了以下一些方面的不足和缺憾：主要分為實驗探究過程和新課教學兩個方面進行了反思。

1. 關于實驗，主要問題集中在對于數(shù)據(jù)的處理上。由于條件限制，實驗室并沒有坐標紙，所以只能讓學生打出清晰的紙帶過后，讀出相應的時間間隔和對應位移。對數(shù)據(jù)的處理過程，是帶領學生一起通過Excel軟件做的v-t圖像。這直接導致學生對紙帶數(shù)據(jù)處理和作圖這塊兒沒有得到足夠的訓練，在后續(xù)的相關實驗考查的測試題中普遍呈現(xiàn)出關于v-t圖像的數(shù)據(jù)處理不熟練，計算錯誤大范圍反復出現(xiàn)等問題。而由實驗得到的v-t圖像引入速度—時間公式，也讓很多同學認為該公式只能用來求解時間和與之對應的的速度問題，而沒有充分利用方程的思想來理解公式。

2. 關于教學，關于教學的反思，主要集中在對學生能力的重新把握和體會后總結出的一些經驗：使用“微元法”+“累積疊加”的思想講解勻變速直線運動位移和時間關系的基本內容，個人認為重點不是要同學們理解這個過程，而是感受這樣一種“細分再累積”的過程。整個教學過程，由于學生的能力有限，個人建議由老師主導，學生適度參與。重點放在學生對物理思維的介紹和物理直覺的培養(yǎng)上。

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